BRPI1104076A2 - method for determining the viscosity of structurally viscous fluids or beverages and device for determining the viscosity of structurally viscous fluids or beverages - Google Patents
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Abstract
método para determinar a viscosidade de fluidos ou bebidas estruturalmente viscosas e dispositivo para determinar a viscosidade de fluidos ou bebidas estruturalmente viscosas. em um método para determinar a viscosidade de fluidos ou bebidas estruturalmente viscosos que contêmingredientes sólidos por meio de um viscosímetro, perdas de pressão (ap) de um fluxo de volume (v¹,v²). são medidas com um viscosímetro de tubo (1) com pelo menos um tubo de medidor em linha reta essencialmente horizontal (2), e a viscosidade (n) é determinada ao determinar o índice de fluxo (m) e o fator de consistência (k) de pelo menos dois fluxos de volume diferentes (v¹,v²).ajustados exclusivamente sob a influência da gravidade para serem pelo menos amplamente constantes. um dispositivo (m) para determinar a viscosidade compreende um viscosímetro de tubo (1) que se comunica com pelo menos um tanque de dosagem (17) posicionado acima do tubo de medidor (2) para ajustar por gravimetria um respectivo fluxo de volume (v¹,v²).method for determining the viscosity of structurally viscous fluids or beverages and device for determining the viscosity of structurally viscous fluids or beverages. in a method for determining the viscosity of structurally viscous fluids or beverages containing solid ingredients by means of a viscometer, pressure losses (ap) of a volume flow (v¹, v²). are measured with a tube viscometer (1) with at least one essentially horizontal straight meter tube (2), and the viscosity (n) is determined by determining the flow index (m) and the consistency factor (k ) of at least two different volume flows (v¹, v²) .justed exclusively under the influence of gravity to be at least broadly constant. A viscosity determining device (m) comprises a tube viscometer (1) communicating with at least one dosing tank (17) positioned above the meter tube (2) for gravimetrically adjusting a respective volume flow (v¹). , v²).
Description
MÉTODO PARA DETERMINAR A VISCOSIDADE DE FLUIDOS OU BEBIDAS ESTRUTURALMENTE VISCOSAS E DISPOSITIVO PARA DETERMINAR A VISCOSIDADE DE FLUIDOS OU BEBIDAS ESTRUTURALMENTE VISCOSAS A invenção se refere a um método, de acordo com o preâmbulo da reivindicação l da patente, e a um dispositivo, de acordo com preâmbulo da reivindicação 6 da patente.METHOD FOR DETERMINING STRUCTURALLY VISCOUS FLUIDS OR DRINKS AND DEVICE FOR DETERMINING STRUCTURALLY VISCOUS FLUIDS OR DRINKS The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, patent and according to preamble of patent claim 6.
Para processar produtos volumosos a serem envasados, como fluidos ou bebidas estruturalmente viscosos que contêm pequenos pedaços, fibras, polpas, células de frutas, partículas ou similares, na indústria alimentícia e de bebidas, em particular o processamento de envase, a preparação do suco de fruta, instalações de processo de laticínios ou cervejaria, para o projeto calculado de equipamentos de instalação de processo, como alternadores de calor, envasadoras, válvulas e sistemas de tubulação, a determinação da viscosidade do fluido ou bebida a ser processado, também sob a influência da temperatura, é extremamente importante, por exemplo, para permitir também a avaliação das formas de fluxo e tempo de resistência, e como uma base para simulações numéricas e calculo técnico, ou como uma base para a criação da instalação de processo, Geralmente, viscosímetros são empregados para determinar a viscosidade desses fluidos ou bebidas fundamental em relação à determinação de suas viscosidades absolutas, onde a determinação da viscosidade dependendo da taxa de cisalhamento é confiante em uma lacuna definida no sistema de medição. Há, por exemplo, sistemas placa/placa ou cilindro/bacia por Searl ou Couette. Nesses sistemas de medição, peças excessivamente grandes, fibras etc. podem levar ao bloqueio ou cisalhamento de peças, resultando em valores medidos errados/inválidos. Ademais, o meio possivelmente muito líquido nos fluídos ou bebidas geralmente leva a valores medidos inválidos, em particular em variações da taxa de císalhamento maiores, por exemplo, ao aumentar turbulências na medição de lacuna, ao borbulhar ou fluir frentes com redemoinhos ou heterogeneidades no produto que impede a formação de um fluxo laminar necessário para a medição. Com taxas de cisalhamento maiores, esvaziamento de lacuna também pode ocorrer, em particular, no caso de distâncias de lacunas bastante longas que se tornam necessárias no caso de partículas bastante grandes, Em variações da taxa de cisalhamento menores; entretanto, efeitos de deslizamento de parede podem ocorrer nas regiões de lacuna, levando a errôneas velocidades de cisalhamento de parede, em particular, no caso de lacunas de cisalhamento bastante grandes e meio com pontos de produção. Portanto, são formados torques incorretos no viscosímetro. Isso leva a valores medidos inválidos.For processing bulky products to be filled, such as structurally viscous fluids or beverages containing small pieces, fibers, pulps, fruit cells, particles or the like, in the food and beverage industry, in particular the bottling processing, the preparation of the juice. fruit, dairy or brewery process facilities, for the calculated design of process installation equipment such as heat alternators, fillers, valves and piping systems, the determination of the viscosity of the fluid or beverage to be processed, also under the influence temperature, is extremely important, for example, to allow also the evaluation of flow forms and resistance time, and as a basis for numerical simulations and technical calculation, or as a basis for setting up the process facility. are employed to determine the viscosity of these fundamental fluids or beverages in relation to The determination of their absolute viscosities, where the determination of viscosity depending on the shear rate is confident in a gap defined in the measurement system. There are, for example, plate / plate or cylinder / bowl systems by Searl or Couette. In these measuring systems, excessively large parts, fibers, etc. may lead to blocking or shearing of parts, resulting in wrong / invalid measured values. In addition, possibly very liquid media in fluids or beverages generally lead to invalid measured values, in particular at larger shear rate variations, for example by increasing turbulence in gap measurement, by bubbling or flowing swirling fronts or product heterogeneities. that prevents the formation of a laminar flow necessary for measurement. With higher shear rates, gap emptying may also occur, particularly in the case of rather long gap distances that are required in the case of very large particles. At smaller shear rate variations; however, wall slip effects may occur in the gap regions, leading to erroneous wall shear velocities, particularly in the case of very large and medium shear gaps with production points. Therefore, incorrect torques are formed on the viscometer. This leads to invalid measured values.
Entretanto, hoje, ainda não é possível determinar confiavelmente e/ou rapidamente de maneira suficiente as viscosidades dos fluidos ou bebidas mencionados com sistemas confiantes sobre uma lacuna.However, today, it is not yet possible to reliably and / or sufficiently determine the viscosities of the mentioned fluids or beverages with confident systems over a gap.
Viscoslmetros de tubo com um tubo de medidor em linha reta, um tubo de medidor em espiral ou um tubo de medidor do tipo D vertical e uma bomba, assim como meios de controle de fluxo são adicionalmente discutidos em EP 0 458 391 A, DE 10 2005 024 575 B4, US 5 315 863 A, DE 4111295 C2, por exemplo, para aplicações na tecnologia de perfuração de solo. O objeto que delineia a invenção provê um método, assim como um dispositivo estruturalmente simples para realizar o método, por meio do qual a viscosidade desses fluidos e bebidas, até agora fundamental em relação à determinação de suas viscosidades, possa ser determinada confiavelmente e rapidamente.Tube viscometers with a straight meter tube, a spiral meter tube or a vertical D-type meter tube and a pump as well as flow control means are further discussed in EP 0 458 391 A, DE 10. 2005 024 575 B4, US 5 315 863 A, DE 4111295 C2, for example, for applications in ground drilling technology. The object outlining the invention provides a method as well as a structurally simple device for carrying out the method whereby the viscosity of such hitherto critical fluids and beverages can be reliably and rapidly determined.
Era relação ao método, o objetivo do conjunto é alcançado com as características da reivindicação 1 da patente, e em relação ao dispositivo, com as características da reivindicação 6 da patente. O emprego de um viscosíraetro de tubo com um tubo de medidor em linha reta, pelo menos essencialmente horizontal, que tenha um diâmetro maior que a extensão do tubo de medidor, e a medida das perdas de pressão e a determinação do índice de fluxo e o fator de consistência de pelo menos dois fluxos de volume diferentes, que são ajustados para serem, pelo menos, amplamente constantes e exclusivamente sob a influência da gravidade, que permita surpreendentemente a determinação confiável da viscosidade desses fluidos ou bebidas fundamental em relação à determinação de suas viscosidades. Aqui, diferentes variações de medição podem ser facilmente cobertas por tubos de medidor trocãveis com diferentes diâmetros e/ou extensões, onde, entretanto, para desenvolver as taxas de cisalhamento necessárias, taxas de fluxo extremamente constantes dos fluxos de volume são ajustadas exclusivamente por gravimetria, ou seja, sem uma bomba, por meio do qual uma fonte aguda de falsificação é removida e, entre outras coisas, a complexidade do equipamento e o sistema de controle é minimizado. O método pode ser empregado de maneira extremamente flexível para esses fluidos e bebidas, pode ser automatizado e, portanto, integrado online, e também permite a avaliação da influência sobre a viscosidade de soma e a influência de fluxos de agrupamento ou lotes. O dispositivo é estruturalmente simples e pode funcionar sem uma bomba que falsifica o resultado da medição, uma vez que pelo menos dois fluxos de volume são ajustados para serem exclusivamente constantes sob a influência da gravidade. O tanque de dosagem é significativamente responsável por uma taxa de fluxo uniforme durante a medição, de maneira que a viscosidade de fluidos e bebidas estruturalmente viscosos carregados com pequenos pedaços ou similares de concentrações de partículas diferentes possa ser confiavelmente determinada. O dispositivo pode ser empregado em instalações de processo ou pode ser utilizado como um aparelho de teste de campo móvel e utilizado de maneira universal. O dispositivo pode ser facilmente projetado para ser higienicamente perfeito e limpo e pode ser instalado em uma instalação de processo como um desvio ou uma saída para um escoadouro, enquanto o processo está em execução. Além disso, o dispositivo também é igualmente ajustado para ser empregado em uma escola técnica ou no laboratório.Regarding the method, the object of the assembly is achieved with the features of patent claim 1, and with respect to the device, with the features of patent claim 6. The use of a tube viscometer with a straight, at least essentially horizontal, meter tube that has a diameter larger than the length of the meter tube, and the measurement of pressure losses and flow rate determination and consistency factor of at least two different volume streams, which are adjusted to be at least broadly constant and exclusively under the influence of gravity, which surprisingly permits the reliable determination of the viscosity of these fundamental fluids or beverages in relation to the determination of their viscosities. Here, different measurement variations can easily be covered by exchangeable meter tubes with different diameters and / or lengths, where, however, to develop the required shear rates, extremely constant flow rates of volume flows are adjusted exclusively by gravimetry, ie without a bomb, whereby an acute source of counterfeiting is removed and, among other things, the complexity of the equipment and the control system is minimized. The method can be employed extremely flexibly for such fluids and beverages, can be automated and therefore integrated online, and also allows the assessment of the influence on sum viscosity and the influence of grouping streams or batches. The device is structurally simple and can function without a pump that falsifies the measurement result since at least two volume flows are adjusted to be exclusively constant under the influence of gravity. The dosing tank is significantly responsible for a uniform flow rate during measurement, so that the viscosity of structurally viscous fluids and beverages loaded with small or similar pieces of different particle concentrations can be reliably determined. The device may be employed in process facilities or may be used as a mobile field tester and used universally. The device can easily be designed to be hygienically perfect and clean and can be installed in a process facility such as a bypass or outlet for a drain while the process is running. In addition, the device is also equally suited for use in a technical school or laboratory.
Em uma variante adequada do método, a viscosidade é determinada por meio de um viscosímetro de tubo por meio do modelo de Ostwald de Waele. Quando pelo menos dois fluxos de volume diferentes são ajustados, um pode determinar claramente, por meio desse modelo, o fator de consistência e o índice de fluxo em relação às perdas de pressão medidas por meio das quais a viscosidade é calculada. O método é particularmente adequado para determinar a viscosidade de fluidos ou bebidas que têm taxas de cisalhamento de cerca de até 1000 l/s, onde o viscosímetro de tubo ê projetado para essa variação da taxa de cisalhamento, por exemplo, utilizando um tubo de medidor respectívamente correspondente aos tubos de medidor que têm diferentes dimensões.In a suitable variant of the method, viscosity is determined by means of a tube viscometer using the Ostwald de Waele model. When at least two different volume flows are adjusted, one can clearly determine by this model the consistency factor and the flow rate in relation to the measured pressure losses by which viscosity is calculated. The method is particularly suited for determining the viscosity of fluids or beverages having shear rates of up to about 1000 l / s, where the tube viscometer is designed for such shear rate variation, for example using a meter tube. correspondingly to meter tubes having different dimensions.
De acordo com o método, o respectivo fluxo de volume ê particularmente ajustado de maneira adequada com pelo menos um tanque de dosagem posicionado acima do viscosimetro de tubo e é mantido constante durante a medição da perda de pressão, onde, durante a medição, um nível de preenchimento predeterminado é mantido no tanque de dosagem. A proporção dos fluxos de volume pode ser de até 1:3 ou mais, onde fluxos de volume relativamente pequenos de maneira adequada são ajustados, por exemplo, um primeiro fluxo de volume de cerca de 0,1, e um fluxo de volume adicional de cerca de 0,3 m3/h. Os fluxos de volume devem estar dentro de uma variação de medição razoável do tubo de medidor provido.According to the method, the respective volume flow is particularly appropriately adjusted with at least one dosing tank positioned above the pipe viscometer and is kept constant during the pressure loss measurement, where, during the measurement, a level The default fill rate is kept in the dosing tank. The volume flow rate may be up to 1: 3 or more, where relatively small volume flows are suitably adjusted, for example, a first volume flow of about 0.1, and an additional volume flow of about about 0.3 m3 / h. Volume flows must be within a reasonable measurement range of the provided meter tube.
Para um manuseio fácil, o fluxo de volume é ajustado por um ajuste de altura relativa do tanque de dosagem e/ou seu nivel de preenchimento em relação ao tubo de medidor.For easy handling, the volume flow is adjusted by adjusting the relative height of the dosing tank and / or its fill level relative to the meter tube.
Ajustes podem ser facilmente gerenciados por inspeções visuais da condição do fluido ou bebida no tanque de dosagem.Adjustments can be easily managed by visual inspections of fluid or beverage condition in the dosing tank.
Em uma configuração adequada do dispositivo, o tubo de medidor projetado para altas taxas de cisalhamento de cerca de até 1000 1/s tem uma proporção L/R de seu comprimento L ao raio R do diâmetro interno D de mais de cerca de 100. Para esses fluidos ou bebidas fundamentais em vista da determinação de suas viscosidades, o raio R deve ser, por exemplo, de pelo menos 5 mm; para fluidos carregados de partículas, semelhante à água, um raio de cerca de 10 mm é particularmente adequado. Com isso, fluidos e bebidas que contenham partículas podem ser medidos, como polpas, de tamanhos bem abaixo de 1,0 mm, ou fibras alongadas que têm dimensões de 1 x 1 x <3 mm por 5 ou 10 mm por 15 ou 20 mm) , assim como, por exemplo, partículas de coco ou imitações, como nata di coco, que têm dimensões de 3 x 3 x 3 mm para 5 x 5 x 5/6 x 6 x 6 mm, opcionalmente por meio de tamanho de partículas de 10 x 10 x 10 mm. Para fluidos ou bebidas carregados com ingredientes particularmente grandes, diâmetros e/ou comprimentos maiores do tubo de medidor também podem ser empregados. Aqui, o diâmetro interno mais adequado como uma limitação da variação de aplicação para o tamanho admissível de partículas no meio disperso, onde uma proporção D/PA de cerca de 2 a 5 é adequada, existe entre o diâmetro interno D do tubo de medidor e uma dimensão de partícula característica PA. Para medições válidas, esse diâmetro interno depende da viscosidade total e deve ser verificada.In a suitable configuration of the device, the meter tube designed for high shear rates of up to about 1000 1 / s has an L / R ratio of its length L to radius R of the inner diameter D of more than about 100. For such fundamental fluids or beverages, in order to determine their viscosities, the radius R must be, for example, at least 5 mm; For particle-laden fluids, similar to water, a radius of about 10 mm is particularly suitable. Thereby, fluids and beverages containing particles can be measured, such as pulps, sizes well below 1.0 mm, or elongated fibers having dimensions of 1 x 1 x <3 mm by 5 or 10 mm by 15 or 20 mm. ) as well as, for example, coconut particles or imitations, such as creme di coco, which are 3 x 3 x 3 mm to 5 x 5 x 5/6 x 6 x 6 mm, optionally by particle size 10 x 10 x 10 mm. For fluids or beverages loaded with particularly large ingredients, larger meter tube diameters and / or lengths may also be employed. Here, the most suitable inside diameter as a limitation of application range for the permissible particle size in the dispersed medium, where a D / PA ratio of about 2 to 5 is adequate, exists between the inside diameter D of the meter tube and a characteristic particle size PA. For valid measurements, this inner diameter depends on the total viscosity and should be checked.
Adequadamente, o tanque de dosagem compreende um ajustador de nível de preenchimento para manter o nível de preenchimento constante durante a medição e para alterar o fluxo de volume, a posição de comprimento relativa do tanque de dosagem e/ou o nível de preenchimento no tanque de dosagem podem ser alterados em relação ao tubo de medidor. Como uma alternativa e/ou adicionalmente, a altura do tubo de medidor poderia ser ajustada.Suitably, the dosing tank comprises a fill level adjuster to keep the fill level constant during measurement and to change the volume flow, the relative length position of the dosing tank and / or the fill level in the fill tank. dosage may be changed relative to the meter tube. As an alternative and / or additionally, the height of the meter tube could be adjusted.
Para ser capaz de determinar a viscosidade nas mesmas ou em temperaturas similares, uma vez que elas prevalecem nas instalações de processo em determinados pontos, é adequado para o tubo de medidor compreender um aquecimento e estar preferivelmente contido em um tubo de revestimento de aquecimento. Um revestimento de aquecimento também pode ser aplicado no tubo de medidor, ou o tubo de medidor pode ser instalado em uma banheira de aquecimento.In order to be able to determine viscosity at the same or similar temperatures, since they prevail in process facilities at certain points, it is suitable for the meter tube to comprise a heating and preferably to be contained in a heating coating tube. A heating coating may also be applied to the meter tube, or the meter tube may be installed in a heating tub.
Para armazenar um volume de dosagem no tanque de dosagem com fluxos amplamente calmos, é adequado organizar um tanque de pré-decantação anterior do tanque de dosagem que fornece o tanque de dosagem. Preferivelmente, o volume do tanque de pré-decantação ê claramente maior do que o volume do tanque de dosagem. Entretanto, deve-se ter cuidado para que não ocorram interrupções de fluxo entre o tanque de pré-decantação e o tanque de dosagem, de modo que durante um procedimento de medição, somente o nível de preenchimento constante no tanque de dosagem seja eficaz.To store a dosing volume in the dosing tank with broadly calm streams, it is suitable to arrange an anterior pre-settling tank of the dosing tank that supplies the dosing tank. Preferably, the volume of the pre-settling tank is clearly larger than the volume of the dosing tank. However, care should be taken that no flow interruptions occur between the pre-settling tank and the dosing tank, so that during a measurement procedure only the constant fill level in the dosing tank is effective.
Adequadamente, o tanque de dosagem é mantido em um console de suporte, de maneira que sua altura possa ser ajustada, preferivelmente junto ao tanque de pré-decantação.Suitably, the dosing tank is kept in a support console so that its height can be adjusted, preferably near the pre-settling tank.
Adequadamente, o tanque de pré-decantação e/ou o tanque de dosagem, e/ou na região do tubo de medidor, meios de ventilação são adicionalmente providos para permitirem expelir, antes de a medição ser realizada, inclusões de ar que falsificam as medições.Suitably, the pre-settling tank and / or the dosing tank, and / or in the region of the meter tube, ventilation means are additionally provided to allow expelling air inclusions that falsify the measurements before the measurement is taken. .
Sensores de manômetro de pressão espaçados essencialmente a uma distância correspondente ao comprimento do tubo de medidor são posicionados no tubo de medidor, preferivelmente na ramificação dos soquetes do tubo de manômetro de pressão fora do tubo de medidor. Os sensores de manômetro de pressão podem entrar em contato também com o fluido ou bebida, ou podem ser isolados deles em uma maneira de transmissão de pressão. As pressões detectadas pelos sensores de manômetro de pressão são avaliadas ao longo do tubo de medidor para determinar a perda de pressão.Pressure gauge sensors spaced essentially at a distance corresponding to the length of the gauge tube are positioned on the gauge tube, preferably on the branch of the pressure gauge tube sockets outside the gauge tube. Pressure gauge sensors can also come in contact with fluid or drink, or can be isolated from them in a manner of pressure transmission. The pressures detected by the pressure gauge sensors are evaluated along the gauge tube to determine the pressure loss.
Para promover condições uniformes do fluxo que entra e sai na região do tubo de medidor, um sifão pode ser provido a montante e/ou a jusante do tubo de medidor.To promote uniform flow conditions in and out of the meter tube region, a siphon may be provided upstream and / or downstream of the meter tube.
Para facilitar a inspeção visual da condição do fluido ou bebida no tanque de pré-decantação e/ou o tanque de dosagem, um vidro de inspeção pode ser provido a eles, ou pelo menos em regiões do tanque ou tanques decisivos para que a inspeção visual de um material transparente seja feita.To facilitate visual inspection of the condition of the fluid or beverage in the pre-settling tank and / or the dosing tank, an inspection glass may be provided to them, or at least in critical tank regions or tanks for visual inspection. of a transparent material be made.
Um agitador ou similar pode ser anexado ao tanque de dosagem e/ou ao tanque de pré-decantação para evitar a sedimentação de líquidos não homogêneos. A fim de alcançar rapidamente resultados de medição muito confiáveis adaptados a uma variação da taxa de cisalhamento cada vez menor, é adequado montar o tubo de medidor, de maneira que ele possa ser trocado e substituído por outro que tenha outras dimensões. A fim de não falsificar ou influenciar de maneira não vantajosa o respectivo fluxo de volume através do tubo de medidor, adicionalmente, pode ser adequado incorporar uma conexão de comunicação, como uma mangueira flexível, a partir do tanque de dosagem para o tubo de medidor, e/ou preferivelmente um sifão a jusante do tubo de medidor com uma seção cruzada interna correspondente a um múltiplo da seção cruzada interna definida pelo diâmetro interno do tubo de medidor. Para as outras linhas de fornecimento e liberação aos tanques e ao escoadouro, um diâmetro de conduto aumentado também é adequado.An agitator or the like may be attached to the dosing tank and / or pre-settling tank to prevent sedimentation of inhomogeneous liquids. In order to quickly achieve very reliable measurement results adapted to varying shear rate variations, it is appropriate to mount the meter tube so that it can be exchanged and replaced with one that has other dimensions. In order not to falsely or falsely influence their volume flow through the meter tube, it may additionally be appropriate to incorporate a communication connection, such as a flexible hose, from the metering tank to the meter tube, and / or preferably a downstream siphon of the meter tube with an internal cross section corresponding to a multiple of the internal cross section defined by the internal diameter of the meter tube. For the other supply and release lines to the tanks and sewer, an increased duct diameter is also suitable.
Um meio de avaliação computadorizado pode ser associado ao dispositivo que avalia os valores medidos em pelo menos um dos sensores de manômetro de pressão, calcula imediatamente de maneira opcional a viscosidade ou, se o meio de avaliação for integrado on-line em um sistema de controle da instalação de processo, transmite os valores medidos com ou sem eles terem sido avaliados.A computerized evaluation means may be associated with the device that measures the values measured on at least one of the pressure gauge sensors, optionally calculates the viscosity immediately or, if the evaluation means is integrated online in a control system. of the process facility, transmits the measured values with or without them being evaluated.
Em relação a um campo universal do emprego do dispositivo, ê adequado instalar o dispositivo também como uma unidade móvel ou transportável, por exemplo, como um desvio ou uma saída para um escoadouro em uma instalação de processo ou em um laboratório, ou para ele quase formar uma parte da instalação de processo como uma unidade permanentemente instalada, também como um desvio ou uma saída para um escoadouro.In relation to a universal field of use of the device, it is suitable to install the device also as a mobile or transportable unit, for example as a bypass or outlet to a process facility or laboratory, or almost to it. form a part of the process installation as a permanently installed unit, also as a bypass or outlet for a drainage system.
Em relação ao desenho, uma configuração da matéria do assunto da invenção será ilustrada. Nos desenhos: A Figura 1 apresenta uma vista lateral esquemática de um dispositivo para determinar viscosidade, e A Figura 2 apresenta uma vista do dispositivo rotacionada por 90°. O dispositivo M apresentado nas Figuras 1 e 2 serve para determinar a viscosidade de fluidos ou bebidas estruturalmente viscosos que contêm pequenos pedaços, fibras, polpas, partículas, células de frutas, cereais, grãos triturados ou similares, por exemplo, para processar no envase, preparação de suco de fruta, instalações de processo de laticínios ou cervejaria P, de acordo com o seguinte método.Referring to the drawing, a configuration of the subject matter of the invention will be illustrated. In the drawings: Figure 1 shows a schematic side view of a viscosity determining device, and Figure 2 shows a 90 ° rotated view of the device. Device M shown in Figures 1 and 2 serves to determine the viscosity of structurally viscous fluids or beverages containing small pieces, fibers, pulps, particles, fruit cells, cereals, ground grains or the like, for example for filling, fruit juice preparation, dairy processing plant or brewery P according to the following method.
Em um viscosímetro de tubo 1 com pelo menos um tubo de medidor em linha reta essencialmente horizontal 2 que tem um diâmetro D sobre o comprimento do tubo de medidor L, pelo menos dois fluxos de volume diferentes Vt, l/2, são ajustados a taxas de fluxo amplamente constantes, e por meio de sensores de manômetro de pressão 5, 6, na extremidade frontal e na extremidade do tubo de medidor 2, a respectiva diferença de pressão Δρ é medida pelo tubo de medidor 2. O índice de fluxo meo fator de consistência K são determinados, por exemplo, com o modelo , a taxa de cisalhamento y. sendo calculada a partir dessa fórmula, de acordo com a seguinte fórmula: , onde a fórmulatambém é empregada.In a tube viscometer 1 with at least one essentially horizontal straight meter tube 2 that has a diameter D over the length of the meter tube L, at least two different volume flows Vt, l / 2 are adjusted at rates. constant flow rates, and by means of pressure gauge sensors 5, 6, at the front end and at the end of the meter tube 2, the respective pressure difference Δρ is measured by the meter tube 2. The flow index and the factor of consistency K are determined, for example, with the model, the shear rate y. being calculated from this formula according to the following formula: where the formula is also employed.
Para meios altamente não Newtonianos, o formalismo de Rabinowitsch pode ser utilizado em vez do cálculo da taxa de cisalhamento mencionado acima.For highly non-Newtonian media, Rabinowitsch formalism may be used instead of the shear rate calculation mentioned above.
Para permitir a determinação do índice de fluxo m e o fator de consistência K, onde, conforme mencionado, as perdas de pressão para os diversos fluxos de volume vx, vz serem determinados, as seguintes fórmulas são utilizadas: O índice de fluxo m pode, então, ser determinado como segue ao equacionar os fluxos de volume Vír Vz : Subsequentemente, o fator de consistência K é determinado, de acordo com a seguinte fórmula: Finalmente, a viscosidade η ê calculada com o modelo de Ostwald de Waele. O dispositivo M nas Figuras 1 e 2 é configurado de maneira que, no tubo de medidor 2 com o comprimento L e um diâmetro interno D = 2 R, na extremidade frontal e na extremidade do comprimento L, um soquete de tubo de sensor de medição 4 para cada ramificação, onde os soquetes de tubo de sensor de medição, sensores de manômetro de pressão 5, 6 são montados, que podem ser conectados a um meio de avaliação computadorizado C, indicado em uma linha tracejada. O meio de avaliação C pode compreender também um display ou qualquer outro meio de representação para a perda de pressão Δρ ou diretamente para a viscosidade calculada, ou pode ser integrado on-line, por exemplo, em um sistema de controle da instalação de processo CU. A proporção L/R é de preferivelmente cerca de 100 no tubo de medidor 2. O viscosíraetro de tubo 1 é particularmente adequado para determinar a viscosidade de fluidos ou bebidas que têm taxas de cisalhamento de cerca de até 1000 l/s. Por exemplo, o diâmetro interno D é de 10 mm com um comprimento L de cerca de 1000 mm. O tubo de medidor 2 é adequadamente instalado de maneira que ele possa ser trocado, de maneira que possa ser substituído por outro com outras dimensões. Na configuração apresentada, em ambas as extremidades do tubo de medidor 2, peças de conexão cônicas 7 são providas, nas quais são fixadas, em cada uma, junta de aro 8 de maneira que possam ser desanexadas.To allow the determination of the flow index and consistency factor K where, as mentioned, the pressure losses for the various volume flows vx, vz are determined, the following formulas are used: The flow index m can then be be determined as follows by equating the volume flows V V Vz: Subsequently, the consistency factor K is determined according to the following formula: Finally, the viscosity η is calculated with the Ostwald de Waele model. The device M in Figures 1 and 2 is configured so that in the meter tube 2 with length L and an inner diameter D = 2 R, at the front end and the end of length L, a measuring sensor tube socket 4 for each branch, where the measuring sensor tube sockets, pressure gauge sensors 5, 6 are mounted, which can be connected to a computerized evaluation means C, indicated by a dashed line. The evaluation means C may also comprise a display or any other means of pressure loss Δρ or directly to the calculated viscosity, or may be integrated online, for example, into a CU process facility control system. . The L / R ratio is preferably about 100 in meter tube 2. Tube viscometer 1 is particularly suitable for determining the viscosity of fluids or beverages having shear rates of up to 1000 l / s. For example, the inner diameter D is 10 mm with a length L of about 1000 mm. Meter tube 2 is properly installed so that it can be replaced so that it can be replaced with another one with other dimensions. In the embodiment shown, at both ends of the meter tube 2, conical connection pieces 7 are provided, in which the rim joint 8 is fixed to each other so that they can be detached.
Para ser capaz de controlar a temperatura do fluido ou bebida (aquecê-lo ou resfriá-lo), o tubo de medidor 2 pode estar contido em um tubo de revestimento 3, no qual um meio de controle de temperatura flui. Como uma alternativa, uma cobertura de aquecimento ou resfriamento pode ser aplicada, ou o tubo de medidor 2 pode ser instalado em uma banheira de controle de temperatura.In order to be able to control the temperature of the fluid or beverage (heat or cool it), the meter tube 2 may be contained in a casing tube 3 into which a temperature control means flows. As an alternative, a heating or cooling cover may be applied, or meter tube 2 may be installed in a temperature control bathtub.
No lado de entrada da junta de aro 8, um ajustador 9 é montado, que compreende meios de ventilação suspensos 11, por exemplo, como uma válvula de ventilação e uma alavanca manual 13, assim como uma conexão em clipe 11 localizado no fundo para uma conexão de comunicação 14, por exemplo, uma mangueira flexível que pode ser instalada com um comprimento excessivo para formar um sifão 15. No lado de salda de fluxo, um sifão 12 para uma válvula de saída segue o tubo de medidor 2, onde a válvula de saída pode ser acionada por meio de uma alavanca manual 13 . Se o dispositivo M é projetado como um desvio para uma instalação de processo P, o sifão 12 leva de volta para a instalação de processo P. Se, entretanto, o dispositivo M for projetado como uma saída para um escoadouro G, o fluido ou bebida que flui é drenado ao escoadouro.At the inlet side of the rim joint 8, an adjuster 9 is mounted, comprising suspended venting means 11, for example, as a vent valve and a hand lever 13, as well as a clip connection 11 located at the bottom for a communication connection 14, for example, a flexible hose that may be installed to an excessive length to form a siphon 15. On the outflow side, a siphon 12 for an outlet valve follows the meter tube 2, where the valve can be operated by means of a hand lever 13. If device M is designed as a bypass for process plant P, siphon 12 leads back to process plant P. If meanwhile device M is designed as an outlet for drain G, the fluid or beverage flowing is drained to the sewer.
Na configuração apresentada, o viscosímetro de tubo 1 inclui um tanque de dosagem 17 que é posicionado acima do tubo de medidor 2, por exemplo, em ura console 16, para ter a altura ajustãvel. Na configuração apresentada, um tanque de pré-decantação 18 é posicionado a montante do tanque de dosagem 17 e tem um volume maior do que o volume do tanque de dosagem 17, e pode ser envasado, por exemplo, da instalação de processo P, por meio de um dispositivo de envase com uma válvula acionada por uma alavanca manual 13. No tanque de dosagem 17, um ajustador de nível de preenchimento 19 ê contido, por exemplo, na combinação funcional com um sobrefluxo 20. Do tanque de pré-decantação 18, uma conexão de sobrefluxo 25 leva a um tubo de imersão 21 e ao tanque de dosagem 17. O ajustador de nível de preenchimento 19 pode compreender, por exemplo, um suporte de tubo vertical que, em cooperação com o tubo de imersão 21 e o sobrefluxo 20, ajusta um determinado nível de preenchimento 24 (Fig. 2) no tanque de dosagem 17 e o mantém constante, enquanto o fluido ou bebida segue do tanque de pré-decantação 18, por exemplo, de maneira borbulhante, entretanto sem permitir uma interrupção de fluxo. Na conexão de sobrefluxo 2 5 do tanque de pré-decantação 18 para o tanque de dosagem 17, uma válvula adicional 26 acionada por uma alavanca manual 13 ou ajustada na seção cruzada de fluxo pode estar contida. Um agitador integrado R pode ser adequado como uma opção. O tanque de dosagem 17 ê posicionado bem acima do tubo de medidor 2 de maneira que uma determinada diferença na altura resulte entre o nível de preenchimento 24 no tanque de dosagem 17 e o tubo de medidor 2, sirva para ajustar e manter constante o respectivo fluxo de volume determinado Vt, V2 através do tubo de medidor 2 exclusivamente sob a influência da gravidade, que mede por gravimetria. Durante a medição, o nível de preenchimento 24 não muda. O nível de preenchimento 24 é controlado por meio do sobrefluxo 2 0 e é ajustado a ele, por exemplo, na sua saída na parede do tanque de dosagem 17. Isso é possível para que um desacoplamento correspondente de fluxo entre o tanque de dosagem 17 e o tanque de pré-decantação 18 possa ser efetuado por meio de uma posição selecionada da alavanca manual 13 ou válvula 26 na conexão de sobrefluxo 25. Para ajustar outro fluxo de volume, na configuração apresentada, o comprimento do tanque de dosagem 17 ê ajustado no console 16, preferivelmente junto ao tanque de pré-decantação 18. Em uma configuração alternativa, o ajustador de nível de preenchimento 19, 20, 21 no tanque de dosagem 17 pode ser configurado de maneira que a altura do nível de preenchimento 24 possa ser alterada e mantida constante novamente no novo nível ajustado.In the embodiment shown, the tube viscometer 1 includes a metering tank 17 which is positioned above the meter tube 2, for example on a console 16, to have adjustable height. In the embodiment shown, a pre-settling tank 18 is positioned upstream of the dosing tank 17 and has a larger volume than the dosing tank 17 volume, and can be filled, for example, from process plant P by by means of a filling device with a hand-operated valve 13. In the metering tank 17, a fill level adjuster 19 is contained, for example, in the functional combination with an overflow 20. From the pre-settling tank 18 , an overflow connection 25 leads to an immersion tube 21 and metering tank 17. The fill level adjuster 19 may comprise, for example, a vertical tube holder which, in cooperation with the immersion tube 21 and the Overflow 20 adjusts a certain fill level 24 (Fig. 2) in the dosing tank 17 and keeps it constant as the fluid or beverage follows from the pre-settling tank 18, for example, bubbly, however without allowing a flow. a flow interruption. In the overflow connection 25 from the pre-settling tank 18 to the dosing tank 17, an additional valve 26 actuated by a hand lever 13 or adjusted at the flow cross section may be contained. An integrated stirrer R may be suitable as an option. The dosing tank 17 is positioned well above the metering tube 2 so that a certain difference in height results between the fill level 24 in the metering tank 17 and the metering tube 2, serving to adjust and keep the respective flow constant. determined volume Vt, V2 through the meter tube 2 exclusively under the influence of gravity, which measures by gravimetry. During measurement, fill level 24 does not change. Fill level 24 is controlled via overflow 20 and is adjusted to it, for example at its outlet in the wall of the metering tank 17. This is possible for a corresponding flow decoupling between the metering tank 17 and the pre-settling tank 18 may be effected via a selected position of the hand lever 13 or valve 26 on the overflow fitting 25. To adjust another volume flow, in the configuration shown, the length of the dosing tank 17 is set to the console 16, preferably adjacent to the pre-settling tank 18. In an alternate configuration, fill level adjuster 19, 20, 21 in metering tank 17 may be configured such that the height of fill level 24 can be changed. and kept constant again at the new adjusted level.
Na configuração apresentada nas Figuras 1 e 2, o tanque de dosagem 17 e/ou o tanque de pré-decantação 18 compreende vidros de inspeção 22. Como uma alternativa, pelo menos algumas regiões dos tanques 17, 18 poderíam consistir de material transparente.In the embodiment shown in Figures 1 and 2, the metering tank 17 and / or the pre-settling tank 18 comprises inspection glass 22. As an alternative, at least some regions of the tanks 17, 18 could consist of transparent material.
Antes de uma primeira medição ser realizada, primeiro todas as válvulas são abertas para ventilar o tanque de dosagem 17, assim como a conexão de comunicação 14, por meio dos meios de ventilação 11, e também o tubo de medidor 2 por meio do sifão 12. Assim que a ventilação for concluída e o fluido ou a bebida saia opcionalmente da extremidade da via de medição e fora do sobrefluxo 2 0 sem inclusões de ar, um procedimento de medição ê realizado com os meios de ventilação 11 sendo fechados, e a perda de pressão Δρ para um fluxo de volume V\, V2 é medida. Assim que um valor medido estável for obtido, o segundo fluxo de volume diferente Vlr v2 é ajustado, por exemplo, pelo ajuste de altura do tanque de dosagem 17, e uma segunda medição da perda de pressão Δρ é realizada. A viscosidade é, então, determinada, conforme ilustrado no início. O respectivo fluxo de volume V1, P2 pode ser determinado ao calibrar a capacidade por litros ou por meio de um medidor de sensibilidade de fluxo. A medição da perda de pressão requer, por exemplo, uma quantidade de amostra de cerca de 5 a 10 litros somente.Before a first measurement is taken, all valves are first opened to vent the metering tank 17, as well as the communication connection 14 via the venting means 11, and also the metering tube 2 via the siphon 12 Once ventilation is complete and the fluid or beverage optionally exits the end of the metering path and out of overflow 20 without air inclusions, a metering procedure is performed with the venting means 11 being closed, and the loss pressure Δρ for a volume flow V \, V2 is measured. Once a stable measured value is obtained, the second different volume flow Vlr v2 is adjusted, for example, by the height adjustment of the dosing tank 17, and a second pressure loss measurement Δρ is performed. The viscosity is then determined as illustrated at the beginning. The respective volume flow V1, P2 can be determined by calibrating capacity per liter or by means of a flow sensitivity meter. Measuring pressure loss requires, for example, a sample amount of about 5 to 10 liters only.
Para limpar o dispositivo Μ, o caminho completo do fluxo através do dispositivo é lavado com um meio de limpeza. Adequadamente, os componentes individuais do dispositivo M são feitos de materiais higienicamente perfeitos, por exemplo, principalmente utilizando aço inoxidável. A conexão de comunicação 14 pode ser utilizada para transportar os meios de limpeza e pode ser, então, opcionalmente desconectado para ser limpo, e também para ser capaz de limpar as conexões do tipo de plugue. O tubo de medidor 2 é fixado em um suporte não representado, no qual a distância entre a junta de aros 8 pode ser opcionalmente alterada quando o tubo de medidor 2 for substituído. O dispositivo M pode ser permanentemente instalado em uma instalação de processo P, conforme mencionado, também como uma saída ou um desvio, ou como uma alternativa, pode ser móvel ou transportável e somente instalado para medições. O dispositivo M pode, além disso, também ser utilizado em laboratorios ou outros campos de aplicacao.To clean device Μ, the full flow path through the device is flushed with a cleaning medium. Suitably, the individual components of device M are made of hygienically perfect materials, for example mainly using stainless steel. Communication port 14 may be used to carry cleaning means and may then be optionally disconnected to be cleaned, and also to be able to clean plug type connections. Meter tube 2 is fixed to a bracket not shown, in which the distance between the rim joint 8 can be optionally changed when the meter tube 2 is replaced. Device M may be permanently installed in a process facility P, as mentioned, also as an outlet or bypass, or as an alternative, may be movable or transportable and only installed for measurements. The device M may furthermore also be used in laboratories or other fields of application.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of an application: publication of a patent application or of a certificate of addition of invention | ||
| B08F | Application fees: dismissal - article 86 of industrial property law |
Free format text: REFERENTE A 5A ANUIDADE. |
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| B08K | Lapse as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi (acc. art. 87) |
Free format text: EM VIRTUDE DO ARQUIVAMENTO PUBLICADO NA RPI 2376 DE 19-07-2016 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDO O ARQUIVAMENTO DO PEDIDO DE PATENTE, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013. |